CC BY
55Тематический номер «Техника и оборудование для животноводства»
шшш. agroyug.ru
40
Койнова А. Н., кандидат технических наук, шеф-редактор Институт развития сельского хозяйства
отходы в доходы
Как ни парадоксально, но основным продуктом животноводческих ферм является не молоко, мясо или яйца, а навоз. С проблемой его утилизации сталкивается каждая ферма: уничтожение, складирование без создания нужных условий или бессистемный вывоз на поля — не выход из ситуации. По данным аналитиков, в России из 150 млн. т отходов животноводства в год перерабатывается только несколько процентов. Между тем, самые прогрессивные варианты утилизации связаны не с уничтожением, а переработкой. О том, как грамотно организовать процесс удаления отходов с фермы и какие существуют возможные варианты его переработки, рассмотрим в этом материале.
Традиционно навоз использовался и продолжает использоваться для повышения плодородия сельскохозяйственных угодий: его применение может избавить хозяйство от необходимости приобретать дорогостоящие удобрения. По понятием «навоз» следует понимать не только экскременты сельскохозяйственных животных в чистом виде, но и жидкие отходы и частицы подстилочных материалов. Несмотря на богатый минеральный состав, навоз не может быть использован в качестве удобрения сразу после его получения: при разложении органических веществ происходят экзотермические химические реакции с выделением тепла, и растение может погибнуть. Поэтому без предварительной переработки навозных масс не обойтись.
В самом простом случае их складируют в навозохранилищах — искусственных котлованах, где в течение 8-12 месяцев они компостируются за счет процесса брожения и повышения температуры до 60 °С, обеззараживаются и становятся безопасными для последующего внесения в почву. В компосте уже нет патогенных организмов и фитотоксинов. Компостирование предполагает добавление в навозную массу различных разрыхлителей — соломы, древесной стружки, опилок; в данном случае предусматривается уплотнение материала и ограничение доступа воздуха. Вариант этой технологии — вермикомпостирование с добавлением костной муки или золы с помощью червей.
с чего начать?
В первую очередь, нужно определиться с методом навозоудаления непосредственно из помещений, где содержатся животные. В условиях небольших ферм зачастую сохраняется старый способ очистки полов вручную, требующий значительных трудовых затрат. В масштабах крупных ферм применяется спецтехника.
— Более современный подход к очистке помещений состоит в следующем, — рассказывает Дмитрий калинкин, компания «ЕвроАгротек». — С помощью специального оборудования — скреперной системы — происходит очистка навозных аллей и сбрасывание нечистот в навозные шахты центрального навозного канала. Канал промывается с помощью насосов, и в бурлящую массу продолжают сбрасываться отходы. Масса барботируется, доводится до гомогенного состояния, оттуда жидкость поступает в предлагуну для временного хранения навоза, а затем — в лагуну открытого или закрытого типа, где отходы хранятся в течение полугода. Жестких требований к покрытию полов коровника нет: он может быть бетонным или с резиновым настилом, главное — его поверхность должна быть ровной. Ширину навозоудаляющей системы можно регулировать в зависимости от размера прохода. Это решение применимо в масштабах любой фермы, как малой, так и крупной. В данном случае исключается человеческий ручной труд. Очистка помещений с помощью трактора, чаще всего применяемая на крупных фермах, доставляет дискомфорт животным, поэтому процесс обычно проводится, когда они выведены на дойку или на баз. Скреперная система позволяет проводить постоянную уборку независимо от того, есть в помещении животные или нет.
технология переработки
Наиболее распространенной технологией утилизации навоза является использование его в качестве удобрений путем разделения на стоки и твердые вещества.
— Процесс переработки навозных масс в общем случае выглядит следующим образом, — говорит Антон Ерхов, компания «Биокомплекс». — Навоз, поступающий с фермы, минует предлагуну и накапливается в лагунах, где карантинируется и расслаивается, сухие вещества оседают. Основа любой эф-
ЭФФЕКТИВНОЕ
животноводство
№ 6 август 2019
фективной технологии переработки и утилизации навоза — его предварительное разделение на твердую и жидкую фракции, При эффективном разделении на жидкую фракцию приходится порядка 90% от общего объема (твердая взвешенная составляющая 0,8-1,7%), на твердую — 10% (концентрация твердых веществ 30-40%). Далее жидкая фракция отстаивается в навозохранилищах (лагунах) в течение 6-9 месяцев; если навоз не разделять, время обеззараживания достигает 12 месяцев.
Плюсами данной технологии будут сокращение расходов на дорогостоящие минеральные удобрения или полный отказ от них, увеличение урожайности и получение дополнительного укоса кормовых трав.
riagro.ru
— По сути, лагуна — это вырытый котлован в непосредственной близости с фермой, — объясняет Александр харитонов, компания «регионинвестагро», —
он может быть открытого или закрытого типа. В обоих случаях на дно укладывается слой специальной пленки — противофильтрационного экрана, который препятствует просачиванию жидкости в грунт; закрытая лагуна имеет также верхнее пленочное покрытие, плавающее на поверхности и сводящее к минимуму распространение запаха. Закрытые лагуны могут быть укомплектованы оборудованием для сбора метана.
Как правило, в хозяйстве строят две лагуны: сначала одну набирают в течение 3-4 месяцев, потом, пока заполняется вторая, в первой проходит период карантинирования. Это дает возможность вносить удобрения из лагун дважды в год — осенью и весной. Сброженные в лагуне навозные стоки дегельминтизи-рованы, не содержат возбудителей болезней и семян сорняков. Рассчитать необходимый объем лагуны, например, на 1000 коров, можно с помощью несложного алгоритма. Одна корова в сутки дает 0,07 м3 навоза, значит, 1000х0,07 м3 = 70 м3/сутки; годовой объем лагуны — 70м3х365 дней = 25 550 м3.
— Непосредственно перед транспортированием из хранилища возникает необходимость перемешивания массы; этот процесс весьма энергозатратный,— продолжает андрей Бондаренко, GEA. — У шланговой системы, обычно применяемой для перемещения масс из лагуны на поля, имеется определенный потенциал мощности: например, воду она может перекачать на расстояние 4 км, а более плотный нефиль-
трованный жидкий навоз влажностью от 95 % она подаст на значительно меньшее расстояние. Чтобы сократить расходы, связанные с утилизацией массы на полях, применяют сепарацию (фильтрацию) смеси на жидкую составляющую и сухие вещества. Это также удешевляет обслуживание лагун и продлевает срок их эксплуатации.
Считается, что сепарированный навоз можно меньше хранить, поскольку он не требует долгого каранти-рования. Я не придерживаюсь такого мнения, поскольку ни в одном официальном нормативном документе таких данных не содержится. С другой стороны, для нашей страны характерна сезонность внесения навоза: с ноября по март в большинстве регионов работы в полях не производятся — поэтому, по большому счету, неважно, как долго хранится и карантиниру-ется навозная масса.
Механические сепараторы задерживают только 50-60% всего сухого вещества — наиболее грубую фракцию, мелкие частицы отфильтровать не получится. Эта смесь, содержащая высокую концентрацию химических соединений, подается на поля в качестве удобрения, создавая со временем избыток этих веществ в почве. Поэтому я не считаю, что экологи, придерживающиеся мнения, что сепарированные жидкие отходы более безвредны, правы. На мой взгляд, проблему безопасности стоков с помощью одной только механической фильтрации не решить, она может только удешевить процесс переработки навозного сырья. Стоимость оборудования для механической сепарации и ее обслуживание тоже стоят немалых денег, и не каждое хозяйство имеет возможность вложить средства в переработку навоза. Есть другие, более эффективные и технологичные способы сепарации — биоконверсия, когда после механической сепарации в осветленную жидкость подают раствор флокулянта для лучшей очистки, и декантерное центрифугирование. Эти способы, применяемые в основном в промышленных масштабах, в значительной степени изменяют химический состав стоков, поступающих на поля. Это делает удобрения безопаснее и позволяет контролировать состав веществ в них. Опять же, эти технологии требуют значительных капиталовложений.
— Сепарирование массы позволяет отказаться от возведения бетонных лагун, обязательных для неразделенных отходов, в пользу недорогих быстро-монтируемых пленочных лагун, — говорит Антон Ерхов.— После отстаивания навоз вносится в поля в качестве органического удобрения. Для транспорти-
Тематический номер «Техника и оборудование для животноводства»
www.agroyug.ru
42
ровки жидкой фракции навоза к полям могут применяться бочки или шланговые системы. Второй вариант более экономичен и эффективен (1 шланговая система может заменить до 5 бочек: соответственно, снижаются расходы оплату труда рабочим). Кроме того, шланговые системы меньше воздействуют на почву, в значительной степени экономится ГСМ за счет сокращения дальности транспортировки.
Внесение может осуществляться разбрызгивателями (поверхностное) или инжекторами (внутрипоч-венное). Разбрызгиватели позволяют внести большие объемы в минимальные сроки, однако эффективность навоза как удобрения, в данном случае, будет очень слабой: теряется не менее 50% азота, а кроме того, распределение навоза не будет равномерным за счет возниковения переливов. Следует отметить и возможные экологические проблемы — загрязнение воздуха при испарении (могут поступить жалобы местных жителей и штрафы от надзорных органов), загрязнение водоемов при смывании разлитого на поверхности навоза дождем и т.д. В отличие от этого, вну-трипочвенное внесение позволяет добиться высокой эффективности от жидкой фракции навоза как удобрения за счет точности внесения, отсутствия потерь и т.д. Однако данный подход ограничен по времени внесения: работать в период вегетации нельзя. Существует и «промежуточный» вариант — многошланговые распределители дриббл-бар, при котором внесение осуществляется по рядкам, в прикорневую зону ниже первого листа. Этот метод распространен в Европе, а в последнее время набирает популярность и в США. В любом случае, сельхозпроизводитель должен учитывать размер площадей, доступных для внесения удобрений, чтобы не создать переизбыток органических веществ.
твердая часть отходов
Твердая сухая фракция либо компостируется для последующего разбрасывания в полях как удобрение, либо направляется в биореактор для обеззараживания и последующего применения в качестве подстилки для коров, которая создаст максимально комфортные условия для животных (сухой, мягкий наполнитель не содержит травмоопасных элементов и не способствует размножению болезнетворных бактерий).
— Такая подстилка может применяться для животных вместо полимерного мата; в данном случае можно сэкономить значительные суммы — объясняет Андрей Бондаренко.— Специалисты-животноводы не рекомендуют ограничиваться застилом резинового мата на пол коровника; для обеспечения гигиены и комфорта коровы нужен слой гигроскопичного материала (адсорбента), который должен впитывать испарения кожи и лишнюю влагу. Традиционно для этих целей использовались солома или опилки, но в настоящее время агрономы все чаще оставляют солому на по-
лях в зиму, а приобретение опилок на стороне увеличивает себестоимость производства. Кроме того, эти материалы способствуют размножению болезнетворных микроорганизмов. Используя же подсушенную или компостированную сухую фракцию после сепарации в качестве наполнителя, ферма может значительно сэкономить.
A /мшпышзттм)
рип тел.: (8442) 26-04-30 www.riagro.ru
— Для производства такой подстилки применяют специальные установки, располагаемые непосредственно на ферме и тем самым избавляющие хозяйства от необходимости хранения навоза, — продолжает Александр харитонов.— В частности, принцип работы установки FAN BRU Bedding Recovery Unit заключен в сепарировании навоза с помощью шне-кового пресс-сепаратора, после чего в сушильном барабане происходит компостирование при температуре 60-75 °C, что гарантирует снижение количества патогенных микроорганизмов, в частности, возбудителей мастита. Установка ежедневно производит до 48 м3 подстилочного материала однородной фракции стабильно высокого качества.
По словам Антона Ерхова, применение подстилки из обеззараженной твердой фракции навоза позволяет увеличить надои на 8% и более. Корова охотно и много лежит в стойлах, когда ей комфортно, при этом в вымени циркулирует на 50% больше крови. Для получения 1 л молока необходима циркуляция крови в вымени в объеме порядка 500 л. Следовательно, уровень надоев напрямую зависит от удобства животных. И, наоборот, применение неудобной подстилки, в первую очередь — влажной, может привести к серьезному снижению надоев — до 30%.
альтернативные решения
В последнее время находят применения термические способы обработки навоза, например, сушка, в ходе которой из сырья удаляется влага без особых изменений в составе, и пиролиз — сжигание без доступа воздуха. В процессе пиролиза выделяется горючий биогаз, который может использоваться как топливо или источник электроэнергии; полученная зола находит применение в производстве топливных брикетов, превосходящих по теплоотдаче каменный уголь.
Экологичные и экономически выгодные методы переработки органического сырья активно ищут ученые: многие способы приходят в АПК из других областей применения.
— Свою эффективность демонстрирует инновационная технология переработки органических отходов,
ЭФФЕКТИВНОЕ № 6 август
животноводство 2019
щ
43
в частности, бесподстилочного куриного помета, связанная с баромембранными процессами (микро-, ультра-, нанофильтрация и обратный осмос),— делится своими разработками заведующий лабораторией ВНИИПБТ Вячеслав Кудряшов. — Они заключаются в пропускании коллоидного раствора под действием гидростатического давления через фильтрующую мембрану, обладающую селективным действием в отношении определенных компонентов жидкости. При этом нет необходимости в использовании дополнительных реагентов и нагревания, не происходит термической денатурации веществ и в целом процесс экономически выгоден. Результатом такой обработки являются органическое удобрение и питательная кормовая добавка богатого химического состава.
Ученые сходятся во мнении, что будущее утилизации органических отходов за природоподобными процессами; иными словами, природа уже создала необходимые механизмы переработки с помощью микробов, грибов, червей, и достаточно лишь использовать их на практике.
Так, навозные и другие органические сельскохозяйственные отходы могут быть переработаны с помощью личинок насекомых, в частности, мух. В общем случае технология следующая: мухи в отдельном помещении откладывают личинки, которые собираются и переносятся в цех переработки. Туда же подается свежий навоз или помет, личинки перерабатывают его в течение нескольких суток в удобрение, которое фасуется в пакеты и используется в растениеводстве. Личинок скармливают птицам или рыбам или подвергают сушке; в дальнейшем их можно использовать в каче-
стве добавки к комбикормам. Как показывает практика, 1 т навоза можно переработать в 400 кг органических удобрений (биогумуса) и около 250 кг кормового белка. Такая экологически чистая технология, несмотря на ее простоту и отсутствие дорогостоящего оборудования, широкого распространения пока не получила. Хотя она и признана перспективной, внедрять ее в производство в России не спешат.
Для ускорения процесса деструкции навозных масс в навозохранилищах разного типа находит применение обработка ферментными бактериальными препаратами на основе аэробных и анаэробных микроорганизмов. Они преобразуют белки, жиры и другие органические соединения, снижают концентрацию вредных и веществ в воздухе, устраняют патогены. Продуктом такой переработки является удобрение, безопасное для внесения в почву.
Главное богатство любой аграрно ориентированной страны — это плодородные земли. Чтобы не нанести вреда почве, грунтовым водам, атмосфере и всей экосистеме в целом, нужен жесткий контроль государства механизмов переработки и предельно допустимых концентраций химических веществ в стоках. Многие хозяйства, бездумно вносящие навозные стоки на поля, рискуют столкнуться с возникновением переизбытка фосфатов и азотных соединений на своих землях; в аналогичной ситуации уже оказалась Голландия с ее высокоразвитым молочным животноводством. То, что решать проблему утилизации отходов сельского хозяйства необходимо, уже никто не сомневается, важно, каким способом этого достичь.
